(57)【要約】【課題】反応ガスの使用量増加に伴う排ガス処理装置の負荷増大を防止し、コールドトラップ捕集能力の向上が図れる半導体製造装置を提供する。【解決手段】本発明の半導体製造装置は、ガス導入管１が設けられた反応室２を有しており、反応ガスはガス排気口３よりガス排気配管１４を通って排気され、排ガス処理装置１３で無害化処理され大気に放出される。反応室２と排ガス処理装置１３の間に反応室２を排気するための真空ポンプ５が配置されている。真空ポンプ５の後方には、成膜後の反応ガスを冷却して固形化し捕集するコールドトラップ６、７、８、９とそのコールドトラップを冷却するための冷却装置１０と１１が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプと排ガス処理装置を有し、前記真空ポンプと前記排ガス処理装置間に反応ガスを冷却して固形化し捕集する温度調節が可能なコールドトラップが複数台直列に配置されていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記真空ポンプと前記排ガス処理装置間に２系統以上の排気経路を有し、前記２系統以上の排気経路の各々に、前記コールドトラップが複数連設されていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
複数配置した前記コールドトラップを任意に複数のグループに分け、各グループにおいて、真空ポンプから排気される反応ガス温度に対して１０℃以上下げて、各コールドトラップを異なる設定温度で温度制御させることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記半導体製造装置は反応室と基板加熱機構および前記反応室内にガスを導入する機構を有しており、
前記反応室内に基板を設置し、前記基板加熱機構により前記基板を加熱しつつ前記ガス導入機構から反応性ガスを導入して、前記基板上に膜堆積を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜後の反応ガスを冷却して固形化し捕集するコールドトラップを備えた半導体製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＭＯＣＶＤ装置の構成を図２に示す。
【０００３】
従来、半導体気相成長装置、特に有機金属化学気相成長装置（以下、ＭＯＣＶＤ装置という）において、反応室２へガス導入管１より供給する有機金属化合物、ＰＨ3、ＡｓＨ3等の混合ガスが、熱的あるいはプラズマ等により化学反応して、前記反応室１内に収納された基板上に成膜される。
【０００４】
成膜後の反応ガスはガス排気口３からガス排気配管１４を通って排気され、排ガス処理装置１３で無害化処理された後に大気放出される。
【０００５】
前記反応室２と前記排ガス処理装置１３の間には、前記反応室を減圧する真空ポンプ５が配置され、前記真空ポンプ５後方には冷却装置Ａ１０から送水ホース１２によって送水される冷却用媒体によって冷却されたコールドトラップＡ６が設置されている。前記真空ポンプ５及び前記コールドトラップＡ６の前後には、交換を安全に容易に行うためにバルブ４が取り付けられている。前記コールドトラップＡ６は、反応ガスを固形化し捕集することで排ガス処理装置１３の無害化処理の負荷を軽減させていた。
【０００６】
このような反応ガスを捕集する方法としては、真空ポンプの作動油に包み込み捕集する方法（例えば特許文献１参照）や真空ポンプより上流にコールドトラップを単体で取り付けガスを捕集する方法（例えば特許文献２参照）がある。
【特許文献１】特開平７−２４２５０号公報
【特許文献２】特開平８−８３７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＭＯＣＶＤ装置は多数の枚数処理が求められてきており、反応室の大型化に伴い反応ガスの流量増加が進む傾向にある。排ガス処理装置の無害化処理の負荷軽減を補ってきたコールドトラップにおいても、反応ガスの流量増加に対応して捕集能力の向上が必要となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の半導体製造装置は、真空ポンプと排ガス処理装置を有し、前記真空ポンプと前記排ガス処理装置間に反応ガスを冷却して固形化し捕集する温度調節が可能なコールドトラップが複数台直列に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別の半導体製造装置は、前記真空ポンプと前記排ガス処理装置間に２系統以上の排気経路を有し、前記２系統以上の排気経路の各々に、前記コールドトラップが複数連設されていることを特徴とする。
【００１０】
複数配置した前記コールドトラップを任意に複数のグループに分け、各グループにおいて、真空ポンプから排気される反応ガス温度に対して１０℃以上下げて、各コールドトラップを異なる設定温度で温度制御させることが好ましい。
【００１１】
これらの半導体製造装置は反応室と基板加熱機構および前記反応室内にガスを導入する機構を有しており、前記反応室内に基板を設置し、前記基板加熱機構により前記基板を加熱しつつ前記ガス導入機構から反応性ガスを導入して、前記基板上に膜堆積を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上記構成を有し、複数のコールドトラップに均等にガス捕集が行え、排ガス処理装置の無害化処理の負荷軽減が図れる。また、コールドトラップと排ガス処理装置のメンテナンス作業時間とメンテナンス費用の低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態におけるＭＯＣＶＤ装置の構成を示した模式図である。
【００１５】
反応室２はガス導入管１よりＴＭＡやＴＭＧなどの有機金属ガスとＰＨ3やＡｓＨ3やＳｉＨ4等のガスを混合して供給する。反応室２では、ＭＯＣＶＤ法により、基板上にＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ等の薄膜を形成する。この際、基板はヒーター等の基板加熱機構（図示せず）によって加熱されつつ薄膜形成が行われる。反応ガスはガス排気口３よりガス排気配管１４を通って排気され、排ガス処理装置１３で無害化処理され大気に放出される。
【００１６】
反応室２と排ガス処理装置１３の間に反応室２を排気するための真空ポンプ５が配置されている。真空ポンプ５の後方には、成膜後の反応ガスを冷却して固形化し捕集するコールドトラップ６、７、８、９とそのコールドトラップを冷却するための冷却装置１０と１１が配置されている。
【００１７】
冷却装置１０はコールドトラップ６、７に、また冷却装置１１はコールドトラップ８、９にそれぞれホース１２を通して温度制御されたエチレングリコールなどの冷却媒体を送り込むことができる構成となっている。
【００１８】
冷却装置１０と１１は、コールドトラップ６、７、８、９でのガス捕集状態を考慮して、捕集能力を高めたいコールドトラップ６、７、８、９に冷却媒体を送り込んでいる冷却装置の設定温度を、設定値に対して−５℃から５０℃の範囲で任意に変化させることができる。これにより、全てのコールドトラップに均等に捕集することができる。
【００１９】
また、初めに連設されたコールドトラップ６と８を使用し、両コールドトラップ６、８の捕集能力が低下した時点で、並列に同様に設置されたコールドトラップ７と９へ、バルブ４を開閉操作して切り替える。その後に捕集能力低下を起こしたコールドトラップ６、８の系統を新たなコールドトラップに交換することで、設備を停止することなく連続して生産が行える。
【００２０】
また、本実施の形態によれば、各コールドトラップのガス捕集状態を考慮した形で使用することも可能である。以下にその詳細について図１を用いて説明する。
【００２１】
ガス導入管１からＴＭＧ、ＴＭＡ、ＴＭＩ等の有機金属ガスとＰＨ3、ＡｓＨ3、ＳｉＨ4等を混合した反応ガスを反応室２へ供給する。反応室２に収納され高温に加熱されたＧａＡｓ基板に、ＭＯＣＶＤ法によってＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ等の薄膜形成が行われる。
【００２２】
この時、ガス排気口３から排気された反応ガスのうち、特にリン系ガス及びその生成物は排ガス処理装置１３を通る前にコールドトラップで捕集される。これによって排ガス処理装置１３は、無害化処理の負荷を軽減することができる。
【００２３】
この際、各コールドトラップの捕集状態を考慮して、各冷却装置の設定温度を任意に変更する。使用初期は、２系統並列に設置されたコールドトラップの１系統のみを使用してリン系ガス及び生成物の捕集を行う。コールドトラップの使用開始初期は真空ポンプ側に設置しているコールドトラップ用の冷却装置の設定温度を真空ポンプから排気される反応ガスの温度に対して２０℃以上に下げて設定し、排ガス処理装置側のコールドトラップ用の冷却装置もその温度以下に設定する。
【００２４】
これにより、真空ポンプ側のコールドトラップの捕集能力を高め、反応ガスを捕集させる。ある期間使用すると真空ポンプ側のコールドトラップの捕集能力が低下してくるため、設定温度を真空ポンプから排気される反応ガスの温度に対して１０℃から２０℃以内の範囲で下げて変更し、同時に排ガス処理装置側のコールドトラップ用冷却装置の設定温度を真空ポンプから排気される反応ガスの温度に対して２０℃以上に下げて設定することで、連設するコールドトラップの後方に設置したコールドトラップの捕集能力を高める。
【００２５】
このように本実施の形態によれば、両コールドトラップの捕集能力が低下したら、２系統並列に設置している残り１系統の排ガス処理装置側のコールドトラップ下流のバルブから真空ポンプ側のコールドトラップ上流側バルブに向かって順に開けていき、これまで使っていた排気系統のコールドトラップのバルブを先の作業と逆の作業でバルブを順に下流側へ閉めていき、切り替えた後に先に説明した同様の方法でガス捕集を行うことにより、装置のメンテナンス効率を高め、かつ確実にガス捕集が行えるため、排ガス処理装置のメンテ周期の向上、長寿命化が図れる。
【００２６】
なお、本実施の形態では、ＭＯＣＶＤ装置を例にとって説明したが、その他のＣＶＤ装置や除害が必要なガスを使用する装置、例えばドライエッチング装置等に適用しても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の半導体製造装置は、反応ガスとしてＰＨ３等の発火や腐食性の高い液体ガスを使用する化合物半導体気相成長装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態におけるＭＯＣＶＤ装置の構成図
【図２】従来技術におけるＭＯＣＶＤ装置の構成図
【符号の説明】
【００２９】
１  ガス導入管
２  反応室
３  ガス排気口
４  バルブ
５  真空ポンプ
６  コールドトラップＡ
７  コールドトラップＢ
８  コールドトラップＣ
９  コールドトラップＤ
１０  冷却装置Ａ
１１  冷却装置Ｂ
１２  送水ホース
１３  排ガス処理装置
１４  ガス排気配管
【図１】
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【図２】
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